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在位于昌吉國家農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)的中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院西部農(nóng)業(yè)研究中心(以下簡稱“西部中心”)棉花試驗(yàn)田里，一項(xiàng)關(guān)于棉花的創(chuàng)新研究——利用棉花生產(chǎn)蝦青素，正在悄然改寫人們對這種傳統(tǒng)農(nóng)作物的固有認(rèn)知。

7月12日，在西部中心的一處棉花試驗(yàn)田里，數(shù)十株棉稈和葉片呈棕褐色的棉花顯得格外與眾不同。

“我們研究團(tuán)隊(duì)借助合成生物學(xué)技術(shù)，讓棉花搖身一變成為生產(chǎn)蝦青素的‘生物工廠’?！蔽鞑恐行母敝魅?、棉花分子遺傳改良創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)研究員楊作仁說，這些生產(chǎn)蝦青素的工程棉花，葉片、棉桃殼、棉籽里都能穩(wěn)定產(chǎn)出蝦青素。檢測發(fā)現(xiàn)，工程棉花的葉片里蝦青素含量最高，棉桃殼次之，棉籽和棉籽油里也有一定含量。

楊作仁介紹，棉花是全球最重要的天然纖維作物，然而纖維僅占棉花生物總量的20%，其余80%為棉籽、葉片、棉桃殼、莖稈等副產(chǎn)物。研究表明，這些副產(chǎn)物中含有豐富的萜類、黃酮和脂肪酸等高值功能組分，但一直以來因缺乏深度研究和開發(fā)導(dǎo)致資源利用率不足，而植物合成生物學(xué)的發(fā)展為解決這些問題提供了新途徑。楊作仁說，蝦青素作為自然界中的強(qiáng)抗氧化劑，目前已廣泛應(yīng)用于食品、飼料、制藥和化妝品等領(lǐng)域。然而，微藻中天然蝦青素的產(chǎn)量有限，而化學(xué)合成蝦青素的生物活性較低，由于植物中含有豐富的蝦青素合成前體，因而被認(rèn)為是合成蝦青素的理想底盤。

近兩年，楊作仁創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所研究員柳小慶研究團(tuán)隊(duì)緊密合作，持續(xù)開展生產(chǎn)蝦青素工程棉花的研究。研究團(tuán)隊(duì)選擇中棉所49棉花品種作為受體材料，把兩種藻類里的特定基因(一種來自萊茵衣藻，一種來自雨生紅球藻)導(dǎo)入棉花中，成功培育出能產(chǎn)蝦青素的工程棉花。

據(jù)了解，這項(xiàng)研究成果應(yīng)用前景十分廣闊。在食品領(lǐng)域，棉籽油中含有豐富的不飽和脂肪酸，加上蝦青素的加持，經(jīng)提純可開發(fā)出高品質(zhì)的功能性保健食用油；在化妝品領(lǐng)域，因蝦青素具有超強(qiáng)的抗氧化能力，含蝦青素的棉籽油可制作面霜、潤膚露、面膜等護(hù)膚品；在飼料領(lǐng)域，用含有蝦青素的工程棉花的莖稈、葉片作為牛羊等牲畜的飼料，能增強(qiáng)其免疫力、改善肉質(zhì)，產(chǎn)出具備保健功效的高品質(zhì)肉產(chǎn)品。

“這一技術(shù)真正讓棉花實(shí)現(xiàn)從單純纖維作物到多用途‘生物工廠’的轉(zhuǎn)變，大幅提升棉花產(chǎn)品的附加值，有利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收?！睏钭魅时硎?，下一步，研究團(tuán)隊(duì)將持續(xù)推進(jìn)蝦青素工程棉花產(chǎn)品在飼料、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域的拓展應(yīng)用，讓新疆廣袤的棉田成為新型生物制造基地，為棉花產(chǎn)業(yè)多功能化、高端化和高值化發(fā)展探索一條全新技術(shù)路徑。